Die Erfindung liegt im Gebiete der Spinnereimaschinen, sie bezieht sich
auf die Feinreinigung von Textilfasern und betrifft ein Verfahren und
eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss den Oberbegriffen
der unabhängigen Patentansprüche.
Textilfasern, insbesondere Baumwollfasern, werden nach dem Öffnen der
Ballen einer Grobreinigung unterzogen, während der die groben Verunreinigungen
entfernt werden. Anschliessend an die Grobreinigung erfolgt die
Feinreinigung, während der möglichst alle nach der Grobreinigung in den
Fasern verbliebenen Verschmutzungspartikel entfernt werden sollen. Erst
nach der Feinreinigung gehen die Fasern zur nächsten Vorbereitungsstufe
des Spinnens, z. B. zum Kardieren.
Die Feinreinigung muss so eingerichtet sein, dass sie aus Fasern jeder
Provenienz möglichst alle darin enthaltenen Verschmutzungspartikel entfernt,
ohne aber die Qualität der Fasern zu beeinträchtigen und ohne
zusammen mit den Verschmutzungen grössere Faseranteile abzutrennen.
Fasern verschiedener Provenienzen unterscheiden sich durch die folgenden
Charakteristika:
Faserlänge: Die Faserlänge soll bei der Reinigung nicht beeinflusst werden.
Faserfestigkeit: Die Faserfestigkeit wird während der Reinigung nicht
beeinflusst. Je höher die Faserfestigkeit, desto aggressiver kann gereinigt
werden, ohne dass die Fasern Schaden nehmen.
Faserparallelität: Je paralleler die einzelnen Fasern zueinander liegen,
desto uniformer sind die Hohlräume zwischen den Fasern und desto müheloser
können die Fasern voneinander getrennt werden.
Verschmutzungsgrad: Zwischen den Fasern liegen Verschmutzungspartikel.
Der Verschmutzungsgrad wird bestimmt durch Anzahl und auch Art der
Verschmutzungspartikel.
Art der Verschmutzungspartikel: Die Verschmutzungspartikel können verglichen
mit der Grösse der Hohlräume in den Flocken gross oder klein
sein, sie können verglichen mit dem Gewicht der Fasern schwer oder
leicht sein und sie können in den Hohlräumen der Flocken gefangen, an
den Fasern haftend oder lose mit den Flocken oder Fasern vermischt
sein.
Bis anhin wurden zur Feinreinigung von Textilfasern Feinreinigungsmaschinen
eingesetzt, in denen die Flocken aus der Grobreinigung im Einlauf an einem
Sieb etwas vorgereinigt und zu einer Watte verdichtet wurden. Die Watte
wird von einer Speisewalze weitergeleitet, im Gleichlaufsystem ab der Speisewalze
von den Zähnen der zentralen Öffnungswalze erfasst und um einen Teil
einer Umdrehung der Öffnungswalze mitgeführt. Während dieser Umdrehung
wird die Watte abwechslungsweise an Leitelementen und Trennklingen vorbeigeführt.
Nach dieser Reinigung wird die Watte von der Öffnungswalze
abgesaugt.
Obschon an solchen Maschinen Einlaufmenge, Luftgeschwindigkeiten und die
Drehzahl der Öffnungswalze verändert und die Anordnung der Leitelemente
und Trennklingen mechanisch verstellt werden kann, sind sie doch nicht flexibel
genug, um in wirklich jedem Falle eine optimale Reinigung zu garantieren.
Zudem ist es sehr aufwendig, die Maschinen für Fasern einer anderen
Provenienz umzurüsten. Vor allen Dingen ist die Feineinstellung des Reinigungs-Prozesses
in seinem dynamischen Verlauf nicht möglich.
Aus den nachfolgend genannten Publikationen sind verschiedene Einzelmassnahmen
zur Durchführung von Reinigungsproszessen bekannt. Die DE-A-3
702 588 offenbart eine Vorrichtung mit einem Ausscheidemesser, dessen
Abstand bezüglich einer rotierenden Walze mittels einer Antriebseinrichtung
einstellbar ist.
Eine ganz andere Maschinengattung bilden Reinigungsverfahren beim Ginnen
oder Egrenieren der Baumwolle. So beschreibt die US-A-2 952 881 beispielsweise
eine Maschine (Lint cleaner) zur Reinigung beim Ginnen von Baumwolle
mit einer federbelasteten Speisevorrichtung, wobei hier Faserklumpen
mittels einer Zahnwalze verteilt und auf eine Hauptwalze gedrückt werden, so
dass anschliessend von feststehenden Roststangen nur die gröbsten Verunreinigungen
wie Schalenteile, Stengelreste usw. entfernt werden. Eine Feinreinigung
in einer Spinnerei ist mit dieser Vorrichtung nicht durchführbar.
Die US-A-3 854 170 beschreibt eine Reinigungsmaschine mit einer einstellbaren
Andrückvorrichtung an eine rasch rotierende Zahnwalze zum Abschleudern
von Fremdmaterial mittels Zentrifugalkraft. Auch dies ist ein Reinigungsverfahren
beim Ginnen, welches sich für spätere Reinigungsstufen, insbesondere
für Feinreinigung, nicht eignet.
Im Unterschied zu den von der Erfindung vollständig verschiedenen Lint
Cleanern und Reinigungsverfahren beim Ginnen (Egrenieren) der Baumwolle
zeigen die DE-C-37 11 640 bzw. die DE-C-37 34 145 eine Feinreinigungsmaschine
mit einem Vorratsschacht. worin ein Faservlies oder eine Fasermatte
zum Einspeisen in den Reiniger gebildet wird. Die Fasermatte wird mittels
einer Einzugsvorrichtung mit einer Einzugswalze und einem Muldenblech an
eine Beschleunigungswalze geliefert, welche die Matte an eine Öffnerwalze
weiterleitet. An der Beschleunigungswalze wird die Fasermatte an einer Reinigungsvorrichtung
mit Messern vorbeigeführt. Die Öffnerwalze ist mit weiteren
Reinigungsvorrichtungen und einem Kardierelement versehen. In der
DE-C-37 34 145 wird vorgeschlagen, den Verschmutzungsgrad des einlaufenden
Fasermaterials zu messen und den Antrieb der Öffnerwalze bzw. den
Antrieb der Abzugswalzen im Vorratsschacht entsprechend zu steuern. Dabei
soll die Regelung des Reinigungsprozesses dem Ergebnis der Untersuchung
des Verschmutzunggrades angepasst werden.
Es ist Aufgabe der Erfindung, zur Feinreinigung von Textilfasern ein Verfahren
anzugeben und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen ein breites
Spektrum von Faserprovenienzen (verschiedene Faserqualitäten und verschiedene
Verschmutzungsgrade) derart optimal intensiv gereinigt werden können,
dass der Reinigungsgrad und die Beeinträchtigung der Fasern optimal dem
Kardenband oder Garn angepasst ist. Dazu müssen die Einstellmöglichkeiten
der für den Reinigungsvorgang relevanten Maschinenparameter gross sein,
und der Wechsel von einer Faserprovenienz zur
anderen muss schnell und mit wenig Aufwand, möglichst auch während
des Prozessablaufes, vorgenommen werden können. Mit anderen Worten,
die Reinigungsparameter müssen von aussen, ohne manuelle Eingiffe in
der Maschine, einstellbar sein. Einlauf in die Feinreinigungsmaschine und
Absaugung von gereinigten Fasern und Verschmutzungen müssen so eingerichtet
sein, dass sie zu keiner Zeit den Reinigungsvorgang störend beeinflussen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch das im kennzeichnenden Teil des
Patentanspruches 1 und im folgenden beschriebene, faserorientierte Reinigungs-Verfahren
und eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens.
Anhand der folgenden Zeichnungen ist ein beispielsweises Vorgehen und
Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäss Erfindung näher dargestellt.
Dabei zeigt:
- Fig. 1:
- Schematische Darstellung des Feinreinigungsverfahrens mit
den Reinigungsstufen 1 bis 7;
- Fig. 2:
- Detailzeichnung des Einlaufes (Vorrichtung für die Reinigungsstufe
1);
- Fig. 3.1:
- Detailzeichnung der Übernahme (Vorrichtung für die Reinigungsstufe
2), Ausführungsform ohne einstellbare Klemmkraft;
- Fig. 3.2:
- Detailzeichnung der Übernahme (Vorrichtung für die Reinigungsstufe
2), Ausführungsform mit einstellbarer Klemmkraft;
- Fig. 3.3:
- eine weitere Ausführungsform der Übernahmestelle (Reinigungsstufe
2) mit einstellbarer Klemmkraft;
- Fig. 4.1:
- Detailzeichnung der Gruppe von drei Leitelementen und zwei
Trennklingen (Vorrichtung für die Reinigungsstufen 3 und 6);
- Fig. 4.2:
- wie Figur 4.1 (Betrachtungsrichtung senkrecht zur Rotationsachse);
- Fig. 4.3:
- Teilvorrichtung zur Einstellung des Abstandes zwischen der
ganzen Vorrichtung und dem Schlagkreis;
- Fig. 4.4:
- Teilvorrichtung zur Einstellung des Abstandes zwischen den
Leitelementen und dem Schlagkreis;
- Fig. 4.5:
- Teilvorrichtung zur Einstellung des Abstandes zwischen Leitelementen
und Trennklingen;
- Figuren 4.6, 4.7 und 4.8:
- zeigen den schrittweisen Aufbau der Vorrichtung
zur Einstellung der Reinigungsstufen 3 und 6;
- Fig. 5:
- Detailzeichnung der Kardierplatte (Vorrichtung für die Reinigungsstufe
4);
- Fig. 6.1:
- (a und b) Detailzeichnung der Umlagerungsstelle (Vorrichtung
der Reinigungsstufe 5) in zwei Ausführungsformen;
- Fig. 6.2:
- (a und b) Draufsichten senkrecht zur Achse der Öffnungswalze
auf die Umlagerungsstellen gemäss Figur 6.1;
- Fig. 6.3:
- Draufsicht auf eine Ausführungsform der Umlagerungsstelle
parallel zur Achse der Öffnungswalze;
- Fig. 7:
- Detailzeichnung des Abganges (Vorrichtung für die Reinigungsstufe
7);
- Fig. 8:
- Übersichtszeichnung der ganzen Feinreinigungsvorrichtung
Fig. 1 zeigt das Schema des erfindungsgemässen Feinreinigungsverfahrens
mit den einzelnen Verfahrensstufen und darunter angeordnet schematische
Schnittbilder derjenigen Teile der Feinreinigungsvorrichtung, in denen
die Verfahrensstufen ablaufen.
Die Fasern durchlaufen alle Reinigungsstufen. Im Verfahrensschema ist
der Faserstrom durch schattierte Pfeile angegeben. In jeder Stufe läuft
ein Reinigunsvorgang ab. Er besteht entweder darin, Fasern von Fasern
und Fasern von Verschmutzungspartikeln zu lösen oder aber Verschmutzungspartikel
von den Fasern effektiv zu trennen. Mit anderen Worten
sind Reinigungsstufen entweder Auflösungsstufen (Auflösung der Wirre),
aus denen keine Verschmutzungspartikel abgeführt werden, oder es sind
Trennstufen, aus denen je nach Trennverfahren verschiedene Verschmutzungspartikel
abgeführt werden (im Schema durch doppelte, nicht schattierte
Pfeile angegeben).
Es erweist sich als vorteilhaft, wenn der Faserstrom zwischen Reinigungsstufen
mindestens eine Umlagerungsstufe durchläuft, das heisst eine
Stufe, in der die Fasern von den Transportzähnen der Öffnungswalze gelöst,
umgelagert und wieder von den Transportzähnen erfasst werden.
Eine solche Umlagerungsstufe kann gleichzeitig auch eine Trennstufe
sein.
In jeder Verfahrensstufe wird die Reinigung durch eine Anzahl von Reinigungsparametern
px bestimmt, die im Verfahrensschema und in den schematischen
Zeichnungen der Verfahrensstufen mit einfachen Pfeilen angegeben
sind.
Die optimale Einstellung von jedem Reinigungsparameter px ist einerseits
bedingt durch die Charakteristika der gerade bearbeiteten Faserprovenienz
und andererseits durch die Einstellung einer Reihe anderer Reinigungsparameter
px in den anderen beteiligten Reinigungsstufen. Eine optimale
Reinigung der Fasern einer bestimmten Provenienz oder einer
Provenienzmischung wird erreicht durch ein genau dieser Provenienz oder
Provenienzmischung entsprechendes und genau aufeinander abgestimmtes
Set von Reinigungsparametern px.
Die Reinigungsparameter px werden den Charakteristika der Faserprovenienz
entsprechend eingestellt. Diese groborientierende, initiale Einstellung
wird während der Anlaufperiode entsprechend den Eigenschaften der
während dieser Periode aus der Maschine anfallenden Faser- und Verschmutzungsanteile
durch eine regulierende Nachstellung fein optimiert.
Die initiale Einstellung entsprechend Faserprovenienz und die gleich darauf
einsetzende Optimierung bringt den Anlaufverlust (nicht optimal gereinigter
Faseranteil aus der Anlaufphase) auf ein Minimum.
Das Feinreinigungsverfahren kann nur optimal arbeiten, wenn es keinen
aerodynamischen Störungen ausgesetzt ist. Im speziellen bringt es deshalb
Vorteile, wenn für den Ausstoss der Verunreinigungen aus der Feinreinigungsmaschine
ein Verfahren verwendet wird, bei dem die Absaugung
der Verunreinigungen so vom Reinigungsraum getrennt ist, dass keine
Falschluft die Reinigung stören kann.
Reinigungsstufe 1 (Sieben und Verdichten, Trennstufe):
In die
Feinreinigungsmaschine werden üblicherweise Flocken aus der
Grobreinigungsmaschine eingespeist. Sie werden in der Reinigungsstufe 1,
die gleichzeitig der Einlauf in die Maschine ist, mit einem Luftstrom an
ein Sieb gesaugt. Vor allem kleine, lose Verschmutzungspartikel gehen
mit der Luft durch das Sieb, während die Fasern vom Sieb zurückgehalten
und zu einer Watte verdichtet werden, die eine lose Verbindung von einzelnen
Flocken darstellt. Die Watte bewegt sich kontinuierlich aus dem
Einlauf zur nächsten Reinigungsstufe.
Die Reinigungsparameter des Einlaufes sind:
- p1
- eingespeiste Menge Fasern
- p2
- Luftdurchsatz durch das Trennelement
Die eingespeiste Menge Fasern p1 bestimmt die Leistung der Feinreinigungsmaschine.
Alle auf p1 folgenden Reingungsparameter sollen so eingestellt
sein, dass bei einem Maximum von eingespeisten Fasern noch
eine optimale Reinigung möglich ist. Die höchstmögliche eingespeiste
Menge Fasern p1 wird unter anderem durch den Verschmutzungsgrad der
Fasern, durch die Produktionsvorgabe und durch die Faserbeeinträchtigung
bestimmt.
Der Luftdurchsatz durch das Trennelement p2 bestimmt die Kompaktheit
der am Sieb entstehenden Watte. Diese Kompaktheit wirkt sich auf die
Beanspruchung der Fasern beim Zupfen in der folgenden Reinigungsstufe
2 aus, da in einer kompakteren Watte die Fasern mehr zusammenhalten
und dadurch dem Verzugsvorgang ein höherer Widerstand entgegengesetzt
wird. Gleichzeitig bestimmt der Luftdurchsatz durch das Trennelement p2
die Leistung und die Wirkung der Reinigung am Sieb. Der Luftdurchsatz
durch das Trennelement p2 soll den Wert nicht überschreiten, bei dem
Fasern anfangen, mit den Verschmutzungspartikeln durch das Sieb gerissen
zu werden.
Reinigungsstufe 2 (Vorverziehenen durch Zupfen, Auflösungsstufe):
Die
aus der Reinigungsstufe 1 austretende Watte wird durch einen konvergierenden
Spalt geführt, an dessen Ende (Klemmstelle) sie geklemmt wird.
Nach dieser Klemmung, an der sog. Übernahmestelle, wird sie von den
Zähnen der zentralen Öffnungswalze erfasst. Da die Zähne der Öffnungswalze
eine höhere Geschwindigkeit haben als die zugeführte Watte, wird
diese bei der Übernahme durch die Zähne auseinander gezupft oder verzogen.
Dieser Zupfvorgang bewirkt eine Erhöhung der Auflösung der Watte
und eine teilweise Parallelisierung der Fasern. Lose, haftende und
gefangene Verschmutzungspartikel werden durch die Bewegung der Fasern
gegeneinander gelöst und teilweise an die Oberfläche der vorverzogenen
Watte befördert. Die vorverzogene Watte wird auf den Zähnen der Öffnungswalze
zur Reinigungsstufe 3 geführt.
Die Reinigungsparameter dieser Reinigungsstufe sind:
- p3
- Geschwindigkeit der Öffnungswalze
- p4
- Abstand zwischen Klemmstelle und Übernahmestelle
- p12
- Klemmkraft
Die Geschwindigkeit der zentralen Öffnungswalze p3 ist der einflussreichste
Reinigungsparameter. Er hat einen bestimmenden Einfluss auf die
Reinigungsstufen 2 bis 6. Bei der Übernahme der Watte durch die Zähne
der Öffnungswalze (Reinigungsstufe 2) bestimmt er zusammen mit der
eingespeisten Menge p1 die Dicke der vorverzogenen Watte. In den folgenden
Reinigungsstufen bestimmt er die Zentrifugalkraft, die als reinigende
Kraft ausgenutzt wird. Je grösser die Geschwindigkeit der Öffnungswalze
ist, desto dünner ist die vorverzogene Watte und desto müheloser
kann sie in den folgenden Reinigungsstufen gereinigt werden. Dies
hat jedoch seine Grenzen infolge der Faserbeeinträchtigung bei zu hoher
Umfangsgeschwindigkeit der Öffnungswalze.
Der Abstand zwischen Klemmstelle und Übernahmestelle p4 und die
Klemmkraft p12 bestimmen, wie stark die Fasern bei der Übernahme aufgelöst,
und auch zugbelastet und dadurch beeinträchtigt werden. Liegen
Übernahmestelle und Klemmstelle zu nahe beieinander (bzw. ist der Abstand
zwischen Übernahmestelle und Klemmstelle p4 kleiner als die mittlere
Stapellänge), müssen beim Zupfen der Watte zu grosse Anteile der
Fasern durch die Klemmstelle gezogen werden. Ist die Klemmkraft p12
hoch, werden die Fasern beim Zupfen mehr parallelisiert und haftende
Verschmutzungspartikel werden besser von den Fasern gelöst, aber die
Zugbelastung der Fasern ist entsprechend hoch. Da bei diesem Zupfvorgang
also Verschmutzungspartikel aus den Fasern gelöst und an die Wattenoberfläche
befördert werden, ist eine hohe Auflösung wünschenswert.
Der Abstand zwischen Klemmstelle und Übernahmestelle p4 und die
Klemmkraft p12 sollen also in Abhängigkeit der Stapellänge und in Abhängigkeit
der Festigkeit der zu reinigenden Fasern eingestellt werden,
sodass die Auflösung der Fasern so hoch wie möglich wird, dass aber die
Fasern die Beanspruchung mit möglichst geringer Beeinträchtigung der
Qualität überstehen. Je länger die Fasern und je niedriger die Faserfestigkeit,
desto weiter auseinander müssen Klemmstelle und Übernahmestelle
liegen, das heisst, desto grösser muss p4 sein, und desto kleiner
muss die Klemmkraft p12 sein.
Je stärker verschmutzt die Fasern sind, desto wichtiger ist es, in der
Reinigungsstufe 2 eine möglichst hohe Faserauflösung in der vorverzogenen
Watte zu erreichen.
Reinigungsstufe 3 (Zentrifugieren, Trennstufe):
Die Zähne der Öffnungswalze
führen die vorverzogene Watte zur und durch die Reinigungsstufe
3. Sie wird dabei zentrifugiert, das heisst sie wird radial ausgedehnt und
vor allem grosse, schwere Verschmutzungspartikel werden radial nach
aussen bewegt. Während diesem Zentrifugier- bzw. Schleudervorgang
wird die Watte durch Mittel, die ihre radiale Ausdehnung einschränken
(Leitelemente) gegen die Zentrifugalkraft oder Schleuderkraft nach innen
ausgelenkt. Diese Auslenkung bewirkt eine zusätzliche Anreicherung von
Verschmutzungspartikeln in der äusseren Oberflächenschicht der Watte.
Auf diesen Streckenabschnitt mit radialer Begrenzung folgt ein Streckenabschnitt
ohne radiale Begrenzung, auf dem lose Verschmutzungspartikel
sich von der Wattenoberfläche entfernen, gefangene und haftende sich
über die Wattenoberfläche hinaus bewegen können. Darauf folgt in Transportrichtung
eine Trennklinge, unter der die Watte so durchgeführt wird,
dass ihre äusserste, mit Verschmutzungspartikeln am meisten angereicherte
Schicht abgetrennt wird.
Die Abfolge von Auslenkung nach innen, Auftrennung über einen Strekkenabschnitt
ohne radiale Begrenzung und effektive Trennung an der
Trennklinge wird innerhalb der Reinigungsstufe 2 bis 3 mal wiederholt.
Die Reinigungsparameter dieser Reinigungsstufe sind:
- p5
- Stärke der Auslenkung gegen innen (radiale Position der Leitelemente)
- p6
- Länge des Streckenabschnittes ohne radiale Beschränkung (Abstand
zwischen je einem Leitelement und der folgenden Trennklinge)
- p7
- Radiale Position der Trennklinge
Die Stärke der Auslenkung gegen innen p5 bestimmt, wie stark (zusätzlich
zur Wirkung der Zentrifugalkraft) sich Verschmutzungspartikel in der
äusseren Oberfläche der Watte ansammeln, sie bestimmt aber gleichzeitig
auch, wie stark die Watte radial komprimiert wird. Da sich aus einer
stärker komprimierten Watte die Verschmutzungspartikel weniger mühelos
abtrennen lassen, darf die Auslenkung gegen innen nur stark sein,
wenn gleichzeitig durch einen langen Streckenabschnitt ohne radiale Begrenzung
p6 (siehe unten) dafür gesorgt wird, dass die Watte vor der
Trennung an der Trennklinge Zeit genug hat, sich radial wieder auszudehnen.
p5 kann umso höher gewählt werden, je dünner die aus der Reinigungsstufe
2 austretende Watte ist.
Die Länge des Streckenabschnittes ohne radiale Begrenzung p6 bestimmt,
wie stark die Watte und die Verschmutzungspartikel radial voneinander
getrennt werden. Für die folgende effektive Abtrennung an der Trennklinge
ist es vorteilhaft, wenn die vorgängige Auftrennung so gross wie
möglich ist. Da aber bei einer grossen Auftrennung gefangene und haftende
Verschmutzungspartikel Fasern mit sich aus der Flocke reissen, ist
eine allzu grosse Auftrennung zu vermeiden. Eine optimale Einstellung
der Länge des zweiten Streckenabschnittes bewirkt, dass lose Verschmutzungspartikel
sich ganz von der Flocke trennen, haftende und gefangene
hingegen nur gerade über die Oberfläche der Flocke getrieben werden.
Diese optimale Einstellung hängt vor allem von der Dicke und Komprimiertheit
der Watte ab. Je dünner und weniger komprimiert die Watte
ist, desto kürzer soll der Streckenabschnitt sein.
Die radiale Position der Trennklinge p7 bestimmt, wo zwischen Watte und
Verschmutzungsanteil getrennt werden soll. Bei optimaler Einstellung
wird sich die Trennklinge genau über die Wattenoberfläche bewegen und
so die bereits freien Verschmutzungspartikel rein räumlich und die auf
der Flockenoberfläche haftenden oder gefangenen Verschmutzungspartikel
durch mechanische Einwirkung abtrennen. Ist die Klingenposition zu hoch,
werden zu wenig Verschmutzungspartikel entfernt, ist sie zu tief, werden
zu viele Fasern aus der Flocke gerissen und mit den Verschmutzungspartikeln
entfernt. Die optimale Einstellung der radialen Position der Trennklinge
hängt von der unter der Klinge durchgeführten Watte ab, ist also
vor allem genau auf die beiden anderen Reinigungsparameter p5 und p6
dieser Reinigungsstufe abzustimmen.
Reinigungsstufe 4 (Parallelisieren durch Karden, Auflösungsstufe):
In der
Reinigungstufe 4 wird die vorverzogene und zentrifugierte Watte von den
Zähnen der Öffnungswalze unter einer Kardierplatte durchgezogen. Dabei
werden die Fasern im wesentlichen parallelisiert und gleichzeitig aneinander
gerieben. Durch die Parallelisierung werden gefangene Verschmutzungspartikel
freigesetzt, durch das Reiben werden haftende Verschmutzungspartikel
von den Fasern gelöst. Die Flocken werden samt den Verschmutzungspartikeln
zur nächsten Reinigungsstufe geführt.
Reinigungsparameter der Kardierstufe sind:
- p8
- Eindringtiefe der Kardengarnitur (z. B. Nadeln oder Zähne) in die
Faserlage
- p9
- Gradient der Kardierungsintensität
Die Eindringtiefe der Kardengarnitur p8 muss in erster Linie der Dicke
der in die Kardierstufe geführten Watte entsprechen, das heisst, sie ist in
erster Linie abhängig von den Reinigungsparametern p3, p5, p6 und p7 der
Reinigungsstufe 3. Daneben bestimmt die Eindringtiefe der Kardengarnitur
p8 in die Watte den erreichbaren Parallelisierungsgrad und damit den
Trennungsgrad zwischen Fasern und Verschmutzungspartikeln. Je tiefer
die Garnitur eindringt, desto höher der Parallelisierungs- und der Reinigungsgrad,
desto höher aber auch die Beanspruchung der Fasern. Die optimale
Einstellung des Parameters p8 hängt damit also auch von den Charakteristika
der Faserprovenienz, von der Geschwindigkeit der Öffnungswalze
p3 und von der bis dahin erreichten Parallelität der Fasern ab. Je
länger die Fasern, je kleiner die Faserfestigkeit, je grösser die Geschwindigkeit
der Öffnungswalze und je weniger parallel die Fasern am Eingang
der Kardierstufe sind, desto weniger intensiv kann kardiert werden, ohne
die Fasern übermässig zu beanspruchen, also desto grösser muss der Abstand
zwischen Kardierplatte und Öffnungswalze sein.
Der in dieser Stufe erreichbare Parallelisierungs- und Öffnungsgrad kann
noch verbessert werden, wenn die Eindringtiefe der Kardengarnitur mit
fortschreitendem Karden erhöht wird. Die Intensität der Kardierung p9
wird also fortwährend so erhöht, dass das Karden mit steigendem Parallelisierungsgrad
immer mit der höchst zulässigen Beanspruchung der Fasern
durchgeführt wird. Die optimale Einstellung des Gradienten der Kardierungsintensität
hängt von den gleichen Parametern ab, wie die Einstellung
der Eindringtiefe der Kardengarnitur p8.
Reinigungsstufe 5 (Umlagerungs- und Trennstufe):
Von der Übernahmestelle,
wo die Faserwatte von den Zähnen der Öffnungswalze übernommen
werden, wird sie durch die Bewegung dieser Zähne wie beschrieben
durch die einzelnen Reinigungsstufen bewegt. Dabei verändert sich der
Parallelitätsgrad und der Verschmutzungsgrad des Fasermaterials, wie bis
dahin beschrieben, und zwar vor allem in den von der Öffnungswalze
weiter entfernten Zonen der Watte und zwischen den Zähnen. Nahe an
der Oberfläche der Öffnungswalze und da, wo die Zähne das Fasermaterial
mitführen, ändert sich weniger, da die Fasern durch den Zug gegen die
Zähne gepresst werden. Es zeigt sich nun, dass die Reinigungswirkung des
Reinigungsverfahrens verbessert wird, wenn an einer Stelle zwischen
anderen Reinigungsstufen eine Umlagerungsstufe durchlaufen wird, in der
die Anordnung der Fasern im speziellen gegenüber den sie transportierenden
Zähnen verändert wird. Dies wird erreicht durch aerodynamische
Kräfte, die die Watte örtlich eng begrenzt gegen die Zähne bewegen und
unmittelbar danach von den Zähnen weg, während sie auf der den Zähnen
gegenüberliegenden Seite gebremst wird. Dadurch werden die Verbindungen
zwischen Watte und Zähnen gelockert und können einzelne Watteteile,
die gerade gebremst werden, von anderen Watteteilen überholt werden,
sodass eine allgemeine Umlagerung stattfindet. Unmittelbar nach
der Umlagerung muss mit Hilfe eines Leitbleches dafür gesorgt werden,
dass die Fasern, die ja durch die Umlagerung nur noch teilweise von den
Zähnen der Öffnungswalze gehalten werden, wieder gegen die Zähne getrieben
werden und nicht durch die Zentrifugalkraft von der Öffnungswalze
geschleudert werden. Die aerodynamischen Kräfte werden durch entsprechendes
Einblasen und Absaugen von Luft erzeugt, die Bremswirkung
durch mechanische Bremsung an einer Bremsfläche. Wird mehr Luft abgesaugt
als eingeblasen, können während der Umlagerung auch Verschmutzungspartikel
abgesaugt werden, sodass die Umlagerungsstufe
gleichzeitig eine Trennstufe darstellt.
Reinigungsparameter der Umlagerungsstufe sind:
- p13
- aerodynamische Kraft gegen die Öffnungswalze,
- p14
- aerodynamische Kraft von der Öffnungswalze weg
- p15
- Bremswirkung.
Die drei Reinigungsparameter p13, p14 und p15 müssen derart aufeinander
abgestimmt sein, dass die Verbesserung des Reinigungseffektes der auf
die Umlagerungsstufe folgenden Reinigungsstufen höchst möglich ist, dass
aber durch die Umlagerung die bis dahin erreichte Parallelisierung der
Fasern nur in einem tolerierbaren Masse verloren geht.
Reinigungsstufe 6 (Zentrifugieren, Trennstufe):
Die Reinigungsstufe 6
entspricht in ihrer Reinigungsfunktion und in ihren Reinigungsparametern
genau der Reinigungsstufe 3.
Die Reinigungsparameter sollen in dieser Reinigungsstufe so eingestellt
werden, dass die Reinigung leicht aggressiver wirkt als in der Reinigungsstufe
3, denn es ist wichtig, die schweren Verschmutzungspartikel abzutrennen,
auch auf die Gefahr hin, dass Fasern mitgerissen werden.
Schwere Verschmutzungspartikel, die in dieser Reinigungsstufe nicht
abgetrennt werden, werden die Feinreinigung mit den gereinigten Fasern
verlassen.
Reinigungsstufe 7 (Sieben, Trennstufe): In der Reinigungsstufe 7 wird die
Watte an einer weiteren Trennvorrichtung vorbeigeführt, mittels welcher
Faserstaub, der sich durch die Faserbearbeitung eventuell gebildet hat,
entfernt wird. Die Trennvorrichtung kann aus einem Rost, aus einem Sieb
oder aus einem Schlitzblech bestehen, welches vorteilhafterweise einer
Vibration mit kleiner Amplitude ausgesetzt wird. Diese Auslenkung aus
der Ruhelage kann zwangserzeugt sein oder sich durch den vorbeigeführten
Luftstrom als Membranschwingung ergeben. Im vorliegenden Beispiel
wird das Fasermaterial kurzfristig an ein Sieb gesaugt, von dem es zurückgehalten
wird, während vor allem kleine, lose Verschmutzungspartikel
durch das Sieb hindurchtreten können. Die vibrierende Unterlage
bewirkt ein Loslösen der angesaugten Faserlage und Transport in Förderrichtung,
bevor die Fasern wieder kurzfristig angesaugt werden. Auf diese
Weise werden die Langfasern von Staub und eventuellen Faserfragmenten
getrennt.
Reinigungsparameter dieser Reinigungsstufe sind:
- p10
- Luftdurchsatz durch das Trennelement,
- p11
- Vibration (Amplitude und Frequenz)
Wie in Reinigungsstufe 1 ist auch hier der Luftdurchsatz durch das
Trennelement optimal eingestellt, wenn möglichst viel Staub und Schmutz
aber möglichst wenige Fasern abgesaugt werden. Der Fördereffekt durch
die "Membranschwingung" ist in der Regel ausreichend, sodass in den
meisten Fällen keine Zwangsvibration nötig ist. Falls so eine Vorrichtung
jedoch vorhanden ist, wird sie mit den Parameter-Werten p11 betrieben,
die so eingestellt werden, dass die Förderung des Fasermaterials entlang
dem Ausgangsschacht ausreichend ist.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung für die Reinigungsstufe
1. Der Einlauf besteht aus einem Kanal 21, durch den Aussenluft und
eingespeiste Flocken angesaugt werden. Der Materialfluss W wird unterstützt
durch die Drehung einer Blindtrommel 22 und die Drehung einer
Siebtrommel 23. Die Luft wird durch die Siebtrommel 23 abgsaugt. Die
sich auf der Siebtrommel 23 bildende Watte bewegt sich mit der Siebfläche
und wird von da der Reinigungsstufe 2 zugeführt.
Die Geschwindigkeit des Luftstromes p2 wird über die Leistung der Absaugung
eingestellt.
Ausführungsvarianten zur oben beschriebenen Ausführungsform sind:
- Der Einlauf enthält keine Blindtrommel 22.
- Die Funktion der Siebtrommel 23 wird von einem stationären Sieb
übernommen.
- Die Luft wird nur durch einen beschränkten Sektor der Siebtrommel
23 abgesaugt.
- Durch den Siebtrommelsektor, von dem sich die Watte löst, wird Luft
gegen die Watte geblasen, um die Ablösung zu erleichtern.
Fig. 3.1 zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung für die Reinigungsstufe
2, und zwar eine Variante mit einstellbarem Abstand zwischen
Klemmstelle und Übernahmestelle p4, aber nicht einstellbarer Klemmkraft.
Die sich von der Siebtrommel 23 des Einlaufs lösende Watte W
wird von einer Abnahmewalze 31 und dann von einer Speisewalze 32 in
den konvergierenden Spalt zwischen der Speisewalze 32 und einer Speisemulde
34 geführt. Die Stelle zwischen der Speisewalze 32 und der Auslaufkante
33 der Speisemulde 34, d.h. die engste Stelle des Klemmspaltes
nennt man Klemmstelle. Die gezahnte Speisewalze 32 fördert die Watte
durch den Klemmspalt und durch die Klemmstelle bis zur Uebernahmestelle
an der Oeffnungswalze 24 (auch Auflösewalze oder Öffnerwalze
genannt), d.h. bis dort wo die Watte von den Zähnen 24.1 der Öffnungswalze
24 erfasst, und in Form einer vorverzogenen Watte weitertransportiert
wird. Die Drehrichtung von Speisewalze 32 und Öffnungswalze 24
sind derart, dass die Watte bei der Uebernahme durch die Oeffnungswalze
24 ihre Richtung nicht ändern muss, was Gleichlaufspeisung genannt
wird (würde die Drehrichtung der Öffnungswalze 24 in der anderen
Richtung erfolgen, würde man bei gleichbleibender Einspeiseeinrichtung
von einer Gegenlaufspeisung sprechen).
Die Speisemulde 34 ist derart relativ zur Speisewalze 32 bewegbar, dass
sie in einer Führung um die Rotationsachse der Speisewalze 32 schwenkbar
ist, wenn die Speisewalze 32 in ihrer normalen Arbeitslage bzw. eingestellen
Ruhelage zur Speisemulde steht. Diese Führung wird näher mit
der später beschriebenen Fig. 3.2 erklärt. Dadurch wird der Abstand zwischen
der Klemmstelle und der Uebernahmestelle p4 zum variierbaren,
von aussen einstellbaren Maschinenparameter.
Die Speisewalze 32 ist ihrerseits schwenkbar um die Rotationsachse der
Öffnungswalze 24 angeordnet, die ihrerseits ortsfest ist. Dadurch ist der
Abstand zwischen Speisewalze 32 und Speisemulde 34, also der Klemmspalt
inkl. Klemmstelle veränderbar. Diese Schwenkbarkeit ist abgestützt
auf einer Druckfeder 35 zwischen einem Schwenkarm 36 und einem
Schwenkhebel 37, an welchem die Speisewalze 32 aus ihrer Arbeitslage
ausgelenkt werden kann, sodass der Klemmspalt gegen die Federkraft
gegenüber seiner minimalen Breite verbreitert werden kann. Diese Verbreiterung
des Klemmspaltes durch Auslenkung der Speisewalze 32 dient
einerseits für das initiale Einführen der Watte, um dafür den Spalt
zwischen Speisewalze 32 und Speisemulde 34 etwas vergrössern zu können,
und andererseits, um zu verhindern, dass beim Auftreten einer Dikken-Änderung
in der Watte diese durch einen plötzlichen Anstieg der
Klemmkraft im Klemmspalt von der Öffnungswalze abgerissen wird. Die
Klemmkraft ist bestimmt durch die Federkonstante der Feder 35.
Ausführungsvarianten zu obenbeschriebenen Ausführungsform sind:
- die Abnahmewalze 31 fehlt (vor allem in Kombination mit derjenigen
Variante des Einlaufes, bei der die Watte auf einem Sektor der Siebtrommel
23 von der Siebtrommel weggeblasen wird),
- anstelle der gefederten Schwenkbarkeit der Speisewalze 32 ist eine
gefederte einstellbare Verbindung zwischen Speisewalze 32 und Speisemulde
34 vorgesehen (später beschrieben mit Fig. 3.3).
Die Fig. 3.2 zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung für die Reinigungsstufe
2 mit einstellbarem Abstand zwischen Klemmstelle und Übernahmestelle
p4 und einstellbarer Klemmkraft p12. An einem schwenkbar
am Schwenkarm 36 befestigten Schwenkhebel 37 ist ein Federgehäuse 100
befestigt, welches der Aufnahme einer Druckfeder 101 dient. In das Federgehäuse
100 ragt ein gegen die Druckfeder 101 drückender Druckkolben
102, welcher am freien Ende der Kolbenstange 103 befestigt ist. Die
Kolbenstange 103 ist Bestandteil eines Druckzylinders 104, welcher seinerseits
mittels eines Schwenkbolzens 105 schwenkbar an einem stationären
Support 106 befestigt ist. Der Druckzylinder 104 wird über ein Druckregelventil
109 und einer Druckleitung 107 mit Druck beschickt, welcher
von einer Druckmediumquelle 110 abgegeben wird.
Das Druckregelventil 109 kann mittels eines Druckeinstellelementes 111
(symbolisch mit einem Pfeil dargestellt) auf einen gewünschten Druck in
der Druckleitung 107 eingestellt werden, was anhand eines an dieser Leitung
angeschlossenen Manometers 108 abgelesen werden kann. Das
Druckeinstellelement 111 kann entweder ein manuell bedienbarer
Drehknopf sein oder das Druckregelventil 109 kann so gestaltet sein, dass
das Druckeinstellelement 111 ferngesteuert (nicht dargestellt) und gegebenenfalls
automatisch durch eine nicht dargestellte Steuerung
eingestellt werden kann.
Mit Hilfe einer derartigen Anordnung kann die Druckfeder 101 mehr oder
weniger vorgespannt werden, womit die auf die Faserwatte W an der
engsten Stelle zwischen Speisemulde 34 und Speisewalze 32 (Klemmstelle)
wirkende Klemmkraft p12 nach Bedarf, das heisst auf die Eigenschaften
der zu reinigenden Fasern abgestimmt, eingestellt werden kann.
Die im Zusammenhang mit Fig. 3.1 erwähnte Schwenkbarkeit der
Speisemulde 34 ist in der in Fig. 3.2 dargestellten Variante mit Hilfe der
Führungsbahn 112 und den Führungsbolzen 113 und 114 mindestens schematisch
dargestellt, indem die Führungsbolzen 113 und 114 in einem stationären
Gehäuseteil 116 eingelassen sind, sodass die Speisemulde 34 im
Rahmen der Führungsbahn 112 und der Position der Führungsbolzen 113
und 114 gemäss den Pfeilrichtungen 117 um die Drehachse der Speisewalze
geschwenkt werden kann. Zur Fixierung der Speisemulde 34 ist im
Führungsbolzen 114 eine Fixierschraube 115 eingelassen, welche auf die
Speisemulde 34 drückt.
Der stationäre Gehäuseteil 116 ist, wie mit den gestrichelten Linien angedeutet
ist, in einer Vertiefung (Nut) der Speisemulde 34 derart eingefügt,
dass die Speisemulde 34 in senkrechter Richtung zur Papierebene
der Figur in beiden Richtung geführt ist.
Die Speisemulde 34 wird manuell verschoben, es kann jedoch auch eine
Möglichkeit vorgesehen werden, diese ferngesteuert zu verschieben (nicht
dargestellt).
Im übrigen sind die bereits mit Fig. 3.1 beschriebenen Teile mit den gleichen
Bezugszeichen versehen und nicht mehr besonders erwähnt.
Die Fig. 3.3 zeigt eine erfindungsgemässe Variante der Fig. 3.2, indem
eine Muldenplatte 120 (auch Speisemulde genannt) mittels eines
Schwenkbolzens 121 an einem Träger 122 schwenkbar gelagert ist. Der
Träger 122 seinerseits ist mittels einer Führungsbahn 123 und Führungsbolzen
124 und 125 derart geführt, dass der Träger 122 samt Muldenplatte
120 entsprechend den Pfeilrichtungen 139 um die Drehachse der Speisewalze
32 schwenkbar ist. Dabei sind die Führungsbolzen 124 und 125 in
einer Stütze 127 eingelassen, welche gleichzeitig eine Führung für den
Träger 122 in senkrechter Richtung zur Papierebene der Figur ist. Dabei
ist zu beachten, dass ein oberer und unterer Träger (mit Blick auf die
Figur 3.3 gesehen) vorhanden ist und zwar einer oberhalb der Stütze 127
und der andere unterhalb (nicht dargestellt). Dabei liegen beide Träger
122 je an der entsprechenden Fläche der Stütze 127 auf, so dass der Träger
122 samt Muldenplatte 120 in der Richtung senkrecht zur Papierebene
in beiden Richtungen geführt ist. Zur Lagefixierung bezüglich
Schwenkbewegung gemäss dem Pfeil 139 ist der Träger 122 mittels einer
Fixierschraube 126, welche in der Stütze 127 eingelassen ist, fixierbar.
Die Stütze 127 ist fester Bestandteil eines stationären Maschinenteiles
128.
An jedem Träger 122 ist ein Druckzylinder 129 befestigt, dessen Kolbenstange
130 mit einem Druckkolben 131 versehen ist, welcher auf eine
Druckfeder 132 drückt, die ihrerseits in einem Federgehäuse 133 geführt
ist, das seinerseits an der Muldenplatte 120 befestigt ist. Der Druckzylinder
129 wird über ein Druckregelventil 136 und eine Druckleitung 134
mit Druck beschickt, sodass der Druckkolben 131 die Feder 132 zusammendrücken
kann. Der gewünschte Druck wird in analoger Weise, wie für
das Ventil 109 der Fig. 3.2 beschrieben, mittels eines Druckeinstellelementes
137 auf einen mittels des Manometers 135 ablesbaren Druck eingestellt.
Das Druckregelventil 136 wird von einer Druckmediumquelle 138
beschickt.
In dieser, in Fig. 3.3 dargestellten Variante ist die Drehachse der Speisewalze
32 maschinengehäusemässig stationär angeordnet. Im Gegensatz
zur Einrichtung von Fig. 3.2, in welcher die Breite des Klemmspaltes
durch Schwenken der Speisewalze variiert wurde, wird hier die Breite der
Klemmstelle durch Schwenken der Muldenplatte 120 um den Schwenkbolzen
121 eingestellt. Die erreichte Einstellbarkeit ist in beiden Fällen
dieselbe. Der Vorteil der Variante gemäss Fig. 3.3 besteht darin, dass nur
ein Element nämlich die Muldenplatte 120 im doppelten Sinne schwenkbar
gehalten werden muss und die Antriebswelle der Speisewalze 32 in stationären
Lagern gelagert werden kann.
Fig. 4.1 zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung für die Reinigungsstufen
3 und 6 mit allen ihren Bestandteilen. Es handelt sich um ein Ausführungsbeispiel
mit zwei Trennklingen und drei Leitelementen.
Auf dem äussersten Umfang einer Öffnungswalze 24 mit gezahnter Oberfläche
24.1, dem sogenannten Schlagkreis S wird die zu reinigende Faserwatte
in der Richtung der fetten Pfeile durch die Reinigungsstufe bewegt.
In Transportrichtung wird die Watte, die schon vor dieser Reinigungsstufe
der Zentrifugalkraft ausgesetzt war und in der sich dadurch
die Verschmutzungspartikel in der äusseren Zone aufkonzentriert haben,
zuerst unter einem Leitelement 410.1 durchgeführt. Das Leitelement ragt
in den Transportweg und lenkt die Watte gegen innen, das heisst gegen
die Zentrifugalkraft, ab und verstärkt dadurch noch die radiale Auftrennung
der Watte in Verschmutzung und Fasern. Auf das Leitelement folgt
in Transportrichtung der Fasern eine Trennklinge 49.1. Die Watte wird
unter dieser Trennklinge durchgeführt und dadurch in einen Faser- und
einen Verschmutzungsanteil auftrennt. Auf die Trennklinge 49.1 folgt in
Transportrichtung ein zweites Leitelement 410.2, eine zweite Trennklinge
49.2 und dann ein drittes Leitelement 410.3.
Damit die Gruppe von Leitelementen und Trennklingen für Fasern verschiedener
Provenienzen oder Provenienzmischungen eingestellt werden
kann, sind die folgenden Grössen einstellbar:
- der Abstand p7 zwischen den Trennklingen 49.1 und 49.2 und dem
Schlagkreis S,
- der Abstand p5 zwischen den Leitelementen 410.1, 410.2 und 410.3
und dem Schlagkreis S,
- der Abstand p6 je zwischen einem Leitelement 410.1 resp. 410.2 und
einer Trennklinge 49.1 resp. 49.2.
Aus Fig. 4.1 sind auch drei Hebel 42, 44 und 46, ersichtlich, mit deren
Hilfe durch motorischen Antrieb die drei Abstände eingestellt werden
können. Wenn der Hebel 42 um einen Drehpunkt B, wie im Schema strich-punktiert
angegeben, bewegt wird, bewegt sich die ganze Vorrichtung
vom Schlagkreis weg, das heisst p7 und p5 werden in gleichem Masse grösser.
Die gezeichnete Position des Hebels 42 und der Trennklingen 49.1
und 49.2 ist die dem Schlagkreis am nächsten stehende Position.
Wenn der Hebel 44 um einen Drehpunkt C, wie in der Figur strich-punktiert
angegeben, bewegt wird, bewegen sich die Leitelemente 410.1,
410.2 und 410.3 vom Schlagkreis weg, während die Trennklingen 49.1 und
49.2 ihre Position beibehalten, das heisst p5 wird grösser, während p7
gleich bleibt. Die gezeichnete Position des Hebels 44 und der Leitelemente
410.1, 410.2 und 410.3 ist die relativ zu den Trennklingen dem
Schlagkreis am nächsten liegende Position.
Wenn Hebel 46 um einen Drehpunkt G, wie in der Figur strich-punktiert
angegeben, bewegt wird, bewegen sich alle Leitelemente 410.1, 410.2 und
410.3 in Transportrichtung der Watte, ohne dass sie oder die Trennklingen
49.1 und 49.2 ihre radiale Position relativ zum Schlagkreis S verändern.
Mit anderen Worten die Leitelemente 410.1 rsp. 410.2 bewegen sich gegen
die Trennklingen 49.1 rsp. 49.2 und damit wird p6 kleiner. In der gezeichneten
Position von Hebel 46, den Leitelementen 410.1, 410.2 und
410.3 und den Trennklingen 49.1 und 49.2 hat p6 den grösstmöglichen
Wert.
Ausführungsvarianten zum Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen
Vorrichtung, die in Fig 4.1 dargestellt ist, können darin bestehen, dass
- das erste Leitelement 410.1 fehlt,
- hinter dem dritten Leitelement 410.3 eine dritte Trennklinge folgt,
das heisst, dass die Trennvorrichtung aus drei Paaren von je einem
Leitelement und einer Trennklinge besteht
- die gesamte Reinigungsstufe aus mehr als drei Paaren von je einer
Trennklinge und einem Leitelement besteht.
Fig. 4.2 zeigt die Vorrichtung für die Reinigungsstufen 3 und 6 aus einer
Betrachtungsrichtung senkrecht zur Rotationsachse der Öffnungswalze
24. Daraus ist ersichtlich, wie die erfindungsgemässe Vorrichtung auf der
Stirnseite der Öffnungswalze angeordnet ist.
Die Stirnseite der Öffnungswalze ist abgedeckt von einem Schild 411.
Das für die Betätigung der Einstellung von Leitelementen und Trennklingen
benötigte Hebelwerk, das anhand der folgenden Figuren noch detailliert
beschrieben werden soll, ist auf der der Öffnungswalze abgewandten
Seite des Schildes 411 angebracht. Die Trennklingen 49.1 und 49.2 sowie
die Leitelemente 410.1, 410.2 und 410.3 erstrecken sich parallel zur Achse
der Öffnungswalze 24 über ihre ganze Länge. Weder Trennklingen noch
Leitelemente sind auf Figur 4.2 sichtbar. Sichtbar sind jedoch die drei
Bolzenpaare L1/M1, L2/M2 und L3/M3, die die Verbindung zwischen dem
Hebelwerk und den Leitelementen 410.1, 410.2 und 410.3 herstellen.
Ebenfalls sichtbar sind die beiden Bolzenpaare J1/K1 und J2/K2, die das
Hebelwerk mit den Trennklingen 49.1 und 49.2 verbinden.
Die Bolzen L1/M1, L2/M2, L3/M3 und J1/K1, J2/K2, sowie B, C, G, I, H
und E sind in den Figuren in der Regel durch strichpunktierte Linien dargestellt.
Auf der gegenüberliegenden Stirnseite der Öffnungswalze ist ein dem in
Figur 4.2 abgebildeten Hebelwerk spiegelbildlich entsprechendes Hebelwerk
angebracht.
Das Hebelwerk setzt sich zusammen aus drei Teilvorrichtungen, je für
die Einstellung eines Reinigungsparameters p5, p6 resp. p7. Dabei gehören
zur Teilvorrichtung für die radiale Einstellung der ganzen Vorrichtung (p7
und p5 zusammen) der Hebel 42 und eine Platte 43, auf der alle anderen
Teile der Vorrichtung montiert sind. Zur Teilvorrichtung für die Einstellung
der radialen Position der Leitelemente 410.1, 410.2 und 410.3 (nur
p5) gehören neben dem Hebel 44 ein Zwischenhebel 45 und ein Querhebel
48. Zur Teilvorrichtung für die Einstellung des Abstandes zwischen Leitelementen
und Trennklingen (p6) gehört neben dem Hebel 46 ein Qerhebel
47.
Fig. 4.3 zeigt die Teilvorrichtung zur Einstellung des Abstandes zwischen
der ganzen Vorrichtung und dem Schlagkreis S (Einstellung von p7 und p5
zusammen). Die Bolzenpaare J1/K1 und J2/K2, die die Platte 43 mit den
Trennklingen 49.1 und 49.2 starr verbinden, laufen im Schild 411 in Führungen
Z (siehe auch Figuren 4.1 und 4.2), die zu dem durch die Mitte
der Platte 43 laufenden Radius der Öffnungswalze 24 parallel verlaufen.
Bolzen C ist auf der Platte 43 drehbar gelagert und verbindet diese mit
dem Hebel 42. Wenn der Hebel 42 um den auf dem Schild 411 drehbar
gelagerten Bolzen B geschwenkt wird, bewegt sich die Platte 43 in den
obengenannten Führungen. Die bei einer solchen Bewegung entstehende
Translation des Bolzens C gegenüber dem Hebel 42 geschieht entlang des
entsprechenden Schlitzes Q in Hebel 42. Mit der Platte bewegen sich die
beiden Trennklingen 49.1 rsp. 49.2 und die Leitelemente 410.1, 410.2 und
410.3 in radialer Richtung zur Öffnungswalze 24.
Fig. 4.4 zeigt die Teilvorrichtung für die Einstellung des Abstandes zwischen
den Leitelementen 410.1, 410.2 und 410.3 und dem Schlagkreis S
(Einstellung von p5). Dieser Abstand ist primär gegeben durch die Position
der Platte 43 relativ zum Schlagkreis S, kann aber noch unabhängig von
dieser Position vergrössert werden. Die Leitelemente 410.1, 410.2 und
410.3 sind durch die Bolzenpaare L1/M1, L2/M2 und L3/M3 mit dem
Querhebel 48 gekoppelt. Der Querhebel 48 ist seinerseits mit dem Zwischenhebel
45 durch den Bolzen I verkoppelt. Der Zwischenhebel 45 ist
durch den Bolzen G mit dem Hebel 44 schwenkbar verbunden. Wenn der
Hebel 44 um den auf der Platte 43 drehbar gelagerten Bolzen C geschwenkt
wird, bewegt sich Bolzen G, der in der Platte 43 eine entsprechenden
Führung besitzt (in Figur 4.3 sichtbar), und zieht den Zwischenhebel
45 mit, wobei ein Bolzen E, der mit dem Zwischenhebel 45 fest
verbunden ist, in einer zur Öffnungswalze radial verlaufenden Führung R
(in Figur 4.3 sichtbar) in der Platte 43 geführt wird und der Bolzen I den
Querhebel 48 mitzieht. Da der Querhebel 48 über die Bolzenpaare L1/M1,
L2/M2 und L3/M3 mit den Leitelementen 410.1, 410.2 und 410.3 verbunden
ist, bewegen sich diese, von der vernachlässigbaren Schwenkbewegung
des Zwischenhebels 45 abgesehen, parallel zu dem durch die Mitte der
Platte 43 laufenden Radius der Öffnungswalze 24.
Fig. 4.5 zeigt die Teilvorrichtung für die Einstellung des Abstandes zwischen
je einem Leitelement 410.1 rsp. 410.2 und einer Trennklinge 49.1
rsp. 49.2 (Einstellung von p6). Die Bolzenpaare L1/M1 rsp. L2/M2 (und
auch L3/M3) verbinden die Leitelemente 410.1 rsp. 410.2 (und auch 410.3)
auch mit dem Querhebel 47. Querhebel 47 macht aber die Bewegung, die
durch Hebel 44 ausgelöst wird (siehe Fig. 4.4) nicht mit, da die Bolzen
L1, M1, L2, M2, L3 und M3 in den entsprechenden radial verlaufenden
Schlitzen U.M1, U.L1, U.M2, U.L2, U.M3, U.L3 im Querhebel 47 gleiten.
Querhebel 47 ist durch Bolzen I mit Hebel 46 verbunden, der um den
Bolzen G schwenkbar ist. Wird Hebel 46 um Bolzen G geschwenkt, bewegt
sich Bolzen I in seiner Führung V auf Zwischenhebel 45 auf einem
konzentrischen Kreis zum Schlagkreis S. Dabei gleiten die Bolzen G und
E in entsprechenden Schlitzen der Platte 43 (in Figur 4.3 sichtbar). Qerhebel
47 macht die Bewegung mit und wird dabei durch den Bolzen H im
entsprechenden Schlitz T in der Platte 43 geführt. Die Leitelemente
410.1 rsp. 410.2 (und 410.3) werden damit auf einem zum Umfang der
Öffnungswalze 24 konzentrischen Kreis in der Richtung gegen die entsprechenden
Trennklingen 49.1 rsp. 49.2 verschoben. Dabei wird ihre radiale
Position relativ zur Öffnungswalze 24 und relativ zu den Trennklingen
49.1 und 49.2 nicht verändert.
Mit den Figuren 4.6, 4.7 und 4.8 werden keine Funktionen mehr gezeigt,
sondern nur noch eine Zusammenfüge-Anleitung, wie das Hebelwerk zusammengesetzt
wird.
Fig. 4.6 zeigt die Platte 43, den Hebel 42 mit dem Bolzen B und den
Zwischenhebel 45 sowie die Bolzenpaare L1/M1, L2/M2 und L3/M3, die
durch die Platte 43 und den Schild 411 stossen, die Stellen, wo die Bolzenpaare
J1/K1 und J2/K2 auf der vom Hebelwerk abgewendeten Seite
der Platte 43 befestigt sind, den Bolzen C, der in der Platte 43 drehbar
gelagert ist, die Bolzen G, E und H, die in entsprechenden Führungen in
der Platte 43 geführt werden und den Bolzen I, der im Zwischenhebel 45
drehbar gelagert ist.
Fig. 4.7 zeigt zusätzlich zu den Teilen des Hebelwerkes, die im Zusammenhang
mit Figur 4.6 bereits erwähnt wurden, den Hebel 46 und den
Querhebel 47.
Fig. 4.8 zeigt zusätzlich zu den Teilen des Hebelwerkes, die im Zusammenhang
mit den Figuren 4.6 und 4.7 bereits erwähnt wurden, den Querhebel
48 und den Hebel 44.
Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung für die Reinigungsstufe
4, eine Kardierplatte 51.
Die Eindringtiefe der Kardengarnitur 52 in die Watte (Reinigungsparameter
p8) wird eingestellt durch Variation des Abstandes zwischen Kardierplatte
51 und Öffnungswalze 24, durch Verschieben auf der Radiusverlängerung
der Oeffnungswalze 24. Der Gradient der Intensität der Kardierung
(Reinigungsparameter p9) wird eingestellt durch Drehung der ganzen
Kardierplatte 51 um den Drehpunkt A. Damit wird der Durchgangsspalt
(keilförmig) in Laufrichtung divergent oder konvergent
Als Ausführungsvariante kann die Vorderkante 51.1 der Kardierplatte 51
als Trennklinge ausgebildet sein und im Zusammenhang mit der vorangehenden
Reinigungsstufe (Gruppe von Leitelementen und Trennklingen) die
Rolle einer dritten Trennklinge übernehmen.
Fig 6.1(a und b) zeigen schematisch zwei Ausführungsformen der Vorrichtung
für die Umlagerungsstufe (Reinigungsstufe 5). Die Figuren zeigen
einen Ausschnitt der Öffnungswalze 24, senkrecht zu ihrer Achse geschnitten,
mit Zähnen 24.1. Auf der den Zähnen 24.1 gegenüberliegenden
Seite der Faserwatte ist die Vorrichtung für die Umlagerungsstufe 620.1
rsp. 620.2 angebracht. Sie weist eine, parallel zur Achse der Öffnungswalze
geführte schlitzförmige Düse 622.1 rsp. 622.2 und eine in Transportrichtung
der Faserwatte unmittelbar hinter der Düse angeordnete
Bremsplatte 623.1 rsp. 623.2 und ein Leitblech 630.1 rsp. 630.2 auf, die
sich ebenfalls je über die ganze Breite der Öffnungswalze 24 erstrecken.
Für die erste Phase der Umlagerung dient die Düse 622.1 rsp. 622.2,
durch die Luft gegen die Zähne 24.1 geblasen wird. Die Düse 622.1 rsp.
622.2 ist dafür auf ihrer ganzen Länge beispielsweise mit einem Luftzuführungskanal
621 verbunden, der im Zusammenhang mit den Figuren 6.2
und 6.3 noch detaillierter beschrieben werden soll. Die Figuren 6.la und
6.1b zeigen die Düse 622 in zwei möglichen Ausführungsformen: Die Düse
622.1 ist derart ausgebildet, dass sie einen Luftstrahl erzeugt, der mit
der Transportrichtung einen spitzen Winkel bildet (Fig. 6.1a), während
der Luftstrahl aus der Düse 622.2 senkrecht auf die Oberfläche der Öffnungswalze
24 gerichtet ist (Fig. 6.1b). Es zeigt sich jedoch, dass der
unterschiedliche Winkel zwischen dem Luftstrahl aus den Düsen 622.1
rsp. 622.2 und der allgemeinen Transportrichtung keinen wesentlichen
Einfluss auf die Funktionsweise der Umlagerung hat.
Für die zweite Phase des Verfahrens, also die Bewegung des Fasermaterials
von den Transportmitteln weg und ihre Bremsung auf der gegenüberliegenden
Seite, ist unmittelbar nach der Düse 622.1 rsp. 622.2 eine
Bremsplatte 623.1 rsp. 623.2 mit einer dem Transportstrom zugewandten
Bremsfläche 612.1 rsp. 612.2 derart angebracht, dass die Oberfläche der
Öffnungswalze 24 und die Bremsflächen 612 zusammen einen Kanal mit
vorzugsweise in Transportrichtung konstanter Breite bilden. Die Bremsplatte
623.1 ist in der Ausführungsform der Figur 6.1a durchbrochen,
beispielsweise gelocht, und über einem Absaugkanal 624 angeordnet, sodass
durch die Löcher Luft abgesaugt werden kann, wodurch die aerodynamische
Kraft gegen die Bremsfläche 612.1 erzeugt wird. Der Absaugkanal
624 erstreckt sich unter der Bremsplatte 623.1 über die ganze
Breite der Transportwalze und wird im Zusammenhang mit den Figuren
6.2 und 6.3 detaillierter beschrieben. Das Verhältnis der durch die Düse
622.1 eingeblasenen und durch die Bremsplatte 623.1 abgesaugten Luft ist
eine einstellbare Variable der Umlagerungsstelle. Es kann mehr oder weniger
Luft eingeblasen als abgesaugt werden oder gleichviel. Wenn mehr
Luft abgesaugt wird, entsteht über der Bremsfläche 612.1 ein Unterdruck
und es werden durch die Löcher der Bremsplatte 623.1 auch Verschmutzungspartikel
eingesaugt, das heisst, die Umlagerungsstelle übernimmt in
diesem Falle neben ihrer Umlagerungsfunktion auch noch eine Reinigungsfunktion.
Die in der Figur 6.1b dargestellte Ausführungsvariante der erfindungsgemässen
Vorrichtung weist keine durchbrochene, sondern eine durchgehende
Bremsplatte 623.2 auf. Die gegen die Bremsfläche 612.2 gerichtete
aerodynamische Kraft wird in diesem Falle nur durch die von der Oberfläche
der Öffnungswalze 24 und vor allem durch die Zähne 24.1 reflektierte
Luft aus der Düse 622.2 erzeugt.
Ausführungsvarianten zu den in den Figuren 6.1 und 6.2 dargestellten
Ausführungsformen bestehen darin:
- dass die in den Figuren 6.1a und 6.1b dargestellten Ausführungsvarianten
der Düsen 622 und der Bremsplatten 623 anders miteinander
kombiniert sind,
- dass das Leitblech 630 fehlt (für Ausführungsformen, deren erstes
Element der folgenden Reinigungsstufe ein Leitblech ist).
Die Bremsung an der Bremsfläche 612 wird durch Reibung zwischen dem
Fasermaterial und der Bremsfläche bewirkt und unterstützt durch die
Durchbrechungen in der Bremsplatte 623.1 oder durch spezielle Oberflächengestaltung
einer durchgehenden Bremsplatte 623.2, zum Beispiel mit
senkrecht zur allgemeinen Transportrichtung verlaufenden Rillen. Damit
die Bremswirkung an den Löchern nicht allzugross wird, derart, dass die
Fasern nicht nur gebremst, sondern festgehalten werden, sind besondere
Vorkehrungen vorteilhaft. Durch entsprechende Verarbeitung des Materials
muss beispielsweise dafür gesorgt werden, dass die Lochränder beidseitig
der Bremsplatte 623.1 absolut brauenfrei sind.
Figur 6.2 zeigt Draufsichten auf Ausführungsformen der Vorrichtung für
die Umlagerungsstufe gemäss Figuren 6.1a und 6.1b, aber ohne Leitblech
630. Sie sind senkrecht zur Achse der Öffnungswalze 24 und gegen den
Ausgang der Umlagerungsstelle gerichtet. Die Drehrichtung der Öffnungswalze
24 ist durch einen senkrechten Pfeil auf der sichtbaren Seite
der Walze angegeben. In Figur 6.2a ist die Ausführungsform mit durchbrochener
Bremsplatte 623.1 und Absaugkanal 624 (gemäss Figur 6.1a)
dargestellt. Um einen über die ganze Breite der Öffnungswalze konstanten
Volumenfluss von Luft durch die Bremsplatte 623.1 zu erzeugen, ist
der Absaugkanal 624 gegen die eine Stirnseite der Öffnungswalze mit
gleichmässig oder stufenweise zunehmendem Querschnitt ausgelegt. Entsprechende
Auslegungen von Luftabsaugkanälen sind aus der europäischen
Patentschrift Nr. 0 070 377 derselben Anmelderin bekannt. An der Stirnseite,
an der der Querschnitt gross ist, ist der Absaugkanal 624 an ein
Absaugaggregat (nicht dargestellt) angeschlossen, auf der anderen Stirnseite
kann er eine Falschluftöffnung 640 aufweisen, die mit einer verstellbaren
Drossel 641 versehen sein kann. Durch diese Falschluftöffnung
wird genügend Spülluft eingelassen, damit allfällig angesaugter Schmutz
ohne Ausscheidung aus dem Absaugkanal 624 transportiert wird. In der
Figur hinter dem Absaugkanal 624 ist der Luftzufuhrkanal 621 mit der
schlitzförmigen Düse 622.1 dargestellt. Der Luftzuführkanal 621 ist
ebenfalls auf einer Stirnseite der Öffnungswalze 24 an einen entsprechenden
Ventilator o. ä. (nicht dargestellt) angeschlossen. Auch der Querschnitt
des Luftzuführkanales 621 nimmt über die Breite der Transportwalze
gegen den Anschluss an den Ventilator zu, damit die Windgeschwindigkeit
aus der Düse 622.1 vom Ventilator weg trotz immer kleiner
werdender Windmenge im wesentlichen gleich bleibt. Eine Variante dazu
wäre, den Windkanal derart weiträumig zu gestalten, dass er eine Windkesselcharakteristik
bekommt, sodass die Luftgeschwindigkeit aus der
relativ zum Zuführungskanal sehr schmalen Düse 622.1 über die ganze
Länge dieser Düse konstant ist. Für Luftzuführ- und Absaugkanal bestehen
auch Varianten darin, dass nur sektionenweise aus Zweigkanälen zu-oder
abgeführt wird, wobei die Zweigkanäle in einen sich gegen das angeschlossene
Ende erweiternden Sammelkanal münden. Eine derartige Ausführungsform
scheint aber vor allem für eine Anwendung in einer Feinreinigungsmaschine
wegen ihrem hohen Platzbedarf unvorteilhaft.
Figur 6.2b zeigt als dieselbe Draufsicht wie Figur 6.2a diejenige Ausführungsform
der Vorrichtung für die Umlagerungsstufe, die eine nicht
durchbrochene Bremsplatte 623.2 und deshalb keinen Absaugkanal sondern
nur einen Luftzufuhrkanal 621 aufweist. Alles für diesen Luftzuführungskanal
im Zusammenhang mit der Figur 6.2a gesagte gilt auch für diese
Ausführungsform.
Figur 6.3 zeigt nun im Detail eine Draufsicht auf eine im Gebiete der
von den Anschlüssen abgewandten Stirnseite der Öffnungswalze geschnittene
erfindungsgemässe Vorrichtung, parallel zur Achse der Öffnungswalze
gesehen. Die Öffnungswalze selbst ist nicht dargestellt, die allgemeine
Richtung des Faserstromes mit einem langen Pfeil angedeutet. Die
Vorrichtung weist wieder einen Luftzuführkanal 621 mit einer schlitzförmigen
Düse 622.1 und einen durch die durchbrochene Bremsplatte 623.1
abgeschlossenenen Absaugkanal 624 auf. Beide Kanäle haben einen gegen
die Anschluss-Stirnseite der Transportwalze sich vergrössernden Querschnitt.
Im weiteren sind in dieser Figur auch Mittel 650.1 und 650.2 abgebildet,
mit denen die beiden Teilvorrichtungen für die beiden Verfahrensphasen
aneinander und am Maschinengestell befestigt sind.
Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung für die Reinigungsstufe
7, den Austritt der Watte aus der Feinreinigungsmaschine. In dieser
Reinigungsstufe wird die Watte von Faserfragmenten (hauptsächlich
Staub) befreit, bevor sie beispielsweise auf die Karde gelangt. Der Siebeffekt
wird erzielt durch ein Trennelement 61, auf dem die Watte durch
ihre eigene Bewegung weitergetrieben wird. In der Zeichnung erscheinen
zwei Varianten: das Trennelement 61.1, das eine den Kanal 62 begrenzende
Sieblochplatte, mit einem Absaugkanal 63.1 oder das Trennelement
61.2, eine ebenfalls den Kanal 62 begrenzende Sieblochplatte, die aber in
die Zuführtrommel 23 mündet und dort einen Absaugkanal 63.2 angeordnet
hat. Strichliert ist eine Abgrenzung eingezeichnet, die natürlich,
nicht wie hier dargestellt, strömungstechnisch adäquat geformt ist. Es
will damit lediglich gezeigt werden, dass verschiedene Ausführungsformen
schliesslich zum Ziel des erfindungsgemässen Verfahrens finden, wobei
bspw. der Unterschied in der für den Prozess aufzuwendenden Energie
liegen kann.
Fig. 8 zeigt schliesslich eine Übersicht über die ganze Maschine mit allen
Reinigungsvorrichtungen, die in dieser Feinreinigungsmaschine beispielsweise
angeordnet sein können. Darauf sind zusätzlich zu den einzelnen
Reinigungsstufen 1 bis 7 (Zahlen in einem Ring eingefasst) noch der Bezug
zu den entsprechenden Figuren gegeben.
Ebenso ersichtlich ist eine schematisch dargestellte Vorrichtung für den
Ausstoss der gesammelten Verschmutzungspartikel aus den Reinigungsstufen
3, 5 und 6, die in Richtung Schwerkraft am Boden der Maschine
angeordnet ist. Für eine Entsorgung des Abganges wird auf die
Schweizerische Patentanmeldung Nr. 2613/89 verwiesen, deren Inhalt als
bekannt vorausgesetzt wird. Die in der obengenannten Patentanmeldung
beanspruchte Vorrichtung zum Ausstossen des Faserabganges aus einer
Faserreinigungsmaschine ist mit Mitteln ausgestattet, die es erlauben, in
einem Fangbecken dauernd eine Schicht von Abgang zu erhalten, die als
Schleusenschicht zwischen Maschineninnenraum und Aussenraum dient.
Diese Schleusenschicht verhindert eine Störung des aerodynamischen Reinigungsprozesses
durch Falschluft aus der Ausstossvorrichtung.
Eine Ausführungsvariante des Ausstosses, die effektiv in Figur 8 abgebildet
ist, besteht darin, dass die gesammelten Verschmutzungspartikel mit
einer konstant laufenden Schleusenwalze 72 aus dem Reinigungssystem
ausgestossen und dann abgesaugt werden. Damit von der Absaugung der
Verschmutzungspartikel keine Falschluft in das Reinigungssystem geraten
kann, ist die Absaugung senkrecht zur Ausstossrichtung der Schleusenwalze
72 angeordnet.
Die verschiedenen Trommeln und Walzen werden durch 3 primäre Antriebe
73 angetrieben. Der Hauptmotor 73.1 ist mit einem Frequenzwandler
versehen und treibt die Öffnungswalze 24 an. Der zweite Motor 73.2,
ebenfalls mit Frequenzwandler treibt die Siebtrommel 23, die Blindtrommel
22, die Abnahmewalze 31 und die Speisewalze 32 an. Die Drehzahlen
der beiden Motoren sind unabhängig voneinander einstellbar, das heisst
mit anderen Worten, das Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeiten der
vom zweiten Motor angetriebenen Walzen bleibt konstant, das Verhältnis
der Umfangsgeschwindigkeiten dieser Walzen zur Umfangsgeschwindigkeit
der Öffnungswalze 24 ist hingegen variabel. Der dritte Motor, der in
Figur 8 nicht abgebildet ist, treibt die Schleusenwalze 72.
Mögliche Varianten zu der in der Figur 8 dargestellten Feinreinigungsmaschine
bestehen darin, dass die Reinigungsstufen 3, 4, 5 und 6 nicht in
der dargestellten Reihenfolge in Transportrichtung der Watte angeordnet
sind. Beispielsweise ist es vorstellbar, dass die Kardierungsstufe nach der
Umlagerungsstelle folgt, oder erst nach der Reinigungsstufe 6 angeordnet
ist. Die Kardierungsstufe kann auch fehlen.